(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体の製造装置であって、
ベースシート上に電解質膜シートが形成された帯状の積層体シートおよび帯状の触媒電極層シートが送り込まれ、送り込まれた前記積層体シートの前記電解質膜シートと前記触媒電極層シートとを貼り合せる貼り合せ部と、
貼り合された前記電解質膜シートおよび前記触媒電極層シートに対して加熱および加圧することにより、前記貼り合された電解質膜シートおよび触媒電極層シートを接合する接合部と、を備え、
前記貼り合せ部は、
前記積層体シートから前記ベースシートを剥離するための剥離ローラーと、
前記ベースシートが剥離された電解質膜シートの第１の面に前記触媒電極層シートを貼り合せるための貼り合せローラー対を構成する第１および第２の貼り合せローラーと、
を備え、
前記剥離ローラーは、前記積層体シートが前記貼り合せローラー対のニップ部に至る前の位置において前記積層体シートが前記第１の貼り合せローラーのローラー面に接触した状態で、前記剥離ローラーのローラー面に沿って前記ベースシートを巻き込んで前記ベースシートを剥離させ、
前記第１の貼り合せローラーは、剥離された前記電解質膜シートの前記第１の面とは反対の第２の面を前記第１の貼り合せローラーのローラー面に接触させた状態で、前記剥離された電解質膜シートを、前記第１の貼り合せローラーの回転に応じて、前記第１の貼り合せローラーのローラー面に沿って前記貼り合せローラー対の前記ニップ部に移動させ、
前記第２の貼り合せローラーは、送り込まれた前記触媒電極層シートを、前記第２の貼り合せローラーの回転に応じて前記剥離された電解質膜シートの前記第１の面に重ね合せるように前記貼り合せローラー対の前記ニップ部に移動させ、
前記貼り合せローラー対は、前記ニップ部で重ね合された前記電解質膜シートおよび前記触媒電極層シートに対して加熱することなく加圧することにより、前記重ね合された電解質膜シートおよび触媒電極層シートを貼り合せる
ことを特徴とする膜電極接合体の製造装置。
【請求項２】
前記第１の貼り合せローラーは、前記電解質膜シートの第２の面を前記第１の貼り合せローラーのローラー面に吸着させるサクションローラーである請求項１に記載の膜電極接合体の製造装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の膜電極接合体の製造装置であって、
前記貼り合せ部に送り込まれる前記積層体シートの電解質膜シートは、前記電解質膜シートの前記第２の面に第１の触媒電極層が形成された触媒電極層付電解質膜シートであり、
前記貼り合せ部に送り込まれる触媒電極層シートは、前記電解質膜シートの前記第１の面に貼り合される第２の触媒電極層が形成されている
膜電極接合体の製造装置。
【請求項４】
ベースシート上に第１のシートが形成された帯状の積層体シートおよび第２のシートを貼り合せて搬送する貼り合せ装置であって、
前記積層体シートから前記ベースシートを剥離するための剥離ローラーと、
前記ベースシートが剥離された第１のシートの第１の面に前記第２のシートを貼り合せるための貼り合せローラー対を構成する第１および第２の貼り合せローラーと、
を備え、
前記剥離ローラーは、前記積層体シートが前記貼り合せローラー対のニップ部に至る前の位置において前記積層体シートが前記第１の貼り合せローラーのローラー面に接触した状態で、前記剥離ローラーのローラー面に沿って前記ベースシートを巻き込んで前記ベースシートを剥離させ、
前記第１の貼り合せローラーは、剥離された前記第１のシートの前記第１の面とは反対の第２の面を前記第１の貼り合せローラーのローラー面に接触させた状態で、前記剥離された第１のシートを、前記第１の貼り合せローラーの回転に応じて、前記第１の貼り合せローラーのローラー面に沿って前記貼り合せローラー対のニップ部に移動させ、
前記第２の貼り合せローラーは、送り込まれた前記第２のシートを、前記第２の貼り合せローラーの回転に応じて前記剥離された第１のシートの前記第１の面に重ね合せるように前記貼り合せローラー対の前記ニップ部に移動させ、
前記貼り合せローラー対は、前記ニップ部で重ね合された前記第１のシートおよび前記第２のシートに対して加熱することなく加圧することにより、前記重ね合された第１および第２のシートを貼り合せる
ことを特徴とする貼り合せ装置。
【請求項５】
前記第１の貼り合せローラーは、前記第１のシートの第２の面を前記第１の貼り合せローラーのローラー面に吸着させるサクションローラーである請求項４に記載の貼り合せ装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の貼り合せ装置であって、
前記第１のシートは電解質膜で構成される電解質膜シートであり、
前記第２のシートは、触媒電極層で構成される触媒電極層シートである
貼り合せ装置。
【請求項７】
請求項４または請求項５に記載の貼り合せ装置であって、
前記第１のシートは、電解質膜で構成される電解質膜シート上に第１の触媒電極層が形成された触媒電極層付電解質膜シートであり、
前記第２のシートは、第２の触媒電極層で構成される触媒電極層シートである
貼り合せ装置。
【請求項８】
膜電極接合体の製造方法であって、
ベースシート上に電解質膜シートが形成された帯状の積層体シートから前記ベースシートを剥離するための剥離ローラーと、前記ベースシートが剥離された電解質膜シートの第１の面に帯状の触媒電極層シートを貼り合せるための貼り合せローラー対を構成する第１および第２の貼り合せローラーと、を有し、前記積層体シートの前記電解質膜シートと前記触媒電極層シートとを貼り合せる貼り合せ部と、
貼り合された前記電解質膜シートおよび前記触媒電極層シートに対して加熱および加圧することにより、前記貼り合された電解質膜シートおよび触媒電極層シートを接合する接合部と、
を備え、
前記貼り合せ部において、
送り込まれた前記積層体シートが前記貼り合せローラー対のニップ部に至る前の位置において前記積層体シートが前記第１の貼り合せローラーのローラー面に接触した状態で、前記剥離ローラーのローラー面に沿って前記ベースシートを巻き込んで前記ベースシートを剥離させ、
剥離された前記電解質膜シートの前記第１の面とは反対の第２の面を前記第１の貼り合せローラーのローラー面に接触させた状態で、前記剥離された電解質膜シートを、前記第１の貼り合せローラーの回転に応じて、前記第１の貼り合せローラーのローラー面に沿って前記貼り合せローラー対の前記ニップ部に移動させ、
送り込まれた前記触媒電極層シートを、前記第２の貼り合せローラーの回転に応じて前記剥離された電解質膜シートの前記第１の面に重ね合せるように前記貼り合せローラー対の前記ニップ部に移動させ、
前記貼り合せローラー対の前記ニップ部で重ね合された前記電解質膜シートおよび前記触媒電極層シートに対して加熱することなく加圧することにより、前記重ね合された電解質膜シートおよび触媒電極層シートを貼り合せる
ことを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
【請求項９】
ベースシート上に第１のシートが形成された帯状の積層体シートおよび第２のシートを貼り合せて搬送する貼り合せ方法であって、
前記積層体シートから前記ベースシートを剥離するための剥離ローラーと、
前記ベースシートが剥離された第１のシートの第１の面に前記第２のシートを貼り合せるための貼り合せローラー対を構成する第１および第２の貼り合せローラーと、
を備え、
前記積層体シートが前記貼り合せローラー対のニップ部に至る前の位置において前記積層体シートが前記第１の貼り合せローラーのローラー面に接触した状態で、前記剥離ローラーのローラー面に沿って前記ベースシートを巻き込んで前記ベースシートを剥離させ、
剥離された前記第１のシートの前記第１の面とは反対の第２の面を前記第１の貼り合せローラーのローラー面に接触させた状態で、前記剥離された第１のシートを、前記第１の貼り合せローラーの回転に応じて、前記第１の貼り合せローラーのローラー面に沿って前記貼り合せローラー対のニップ部に移動させ、
送り込まれた前記第２のシートを、前記第２の貼り合せローラーの回転に応じて前記剥離された第１のシートの前記第１の面に重ね合せるように前記貼り合せローラー対の前記ニップ部に移動させ、
前記ニップ部で重ね合された前記第１のシートおよび前記第２のシートに対して加熱することなく加圧することにより、前記重ね合された第１および第２のシートを貼り合せる
ことを特徴とする貼り合せ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池に用いられる膜電極接合体の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池に用いられる膜電極接合体は、電解質膜の両面に、燃料電池反応を促進させるための触媒を担持させた触媒電極（アノードおよびカソード）が形成されている。この膜電極接合体の製造方法としては、帯状の電解質膜の両面に、帯状のキャリアフィルム上に形成された触媒電極層を重ね合せるとともに、２つの熱ロールにて加熱および加圧することにより、複数の膜電極接合体を連続して製造する方法が提案されている（下記特許文献１等参照）。
【０００３】
上記従来例の製造方法では、帯状のキャリアフィルム上に形成された電解質膜が、一方の触媒電極層に重ね合わされると同時に、この触媒電極層を介して一方の加熱ロールに接した時点で、ニップロールによりキャリアフィルムが剥離され、電解質膜のキャリアフィルムの剥離面に他方の触媒電極層が重ね合された後、２つの加熱ロールにて加圧されている。
【０００４】
ここで、電解質膜は、通常、膜の剛性が低いという特性を有している。また、電解質膜は高分子膜であるため、加熱により収縮しやすいという特性を有している。従って、加圧される前の電解質膜は、単に触媒電極層上に重ね合されているのみであるので、加熱ロールからの熱による収縮が発生するとともに、ニップロールによって触媒電極層上に押さえられるために、シワが発生しやすくなっている。このため、熱収縮やシワが発生した状態の電解質膜に触媒電極層が加熱および加圧によって接合されるので、電解質膜に収縮やシワが発生したままの膜電極接合体が生成されることになる。また、常温に戻った場合に、電解質膜は収縮状態から戻ろうとするため、接合された触媒電極層と電解質膜との間で歪みが発生し、シワや反りの発生を招くことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０５５９２２号公報
【特許文献２】特開２００４−０２６３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、膜電極接合体の製造時において、電解質膜シートに付着しているベースシートの剥離によって発生する電解質膜のシワやタワミを抑制し、また、加熱による電解質膜の熱収縮やシワの発生を抑制し、電解質膜と触媒電極層との間の歪みの発生を抑制することが可能な燃料電池用の膜電極接合体の製造技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
膜電極接合体の製造装置であって、
ベースシート上に電解質膜シートが形成された帯状の積層体シートおよび帯状の触媒電極層シートが送り込まれ、送り込まれた前記積層体シートの前記電解質膜シートと前記触媒電極層シートとを貼り合せる貼り合せ部と、
貼り合された前記電解質膜シートおよび前記触媒電極層シートに対して加熱および加圧することにより、前記貼り合された電解質膜シートおよび触媒電極層シートを接合する接合部と、を備え、
前記貼り合せ部は、
前記積層体シートから前記ベースシートを剥離するための剥離ローラーと、
前記ベースシートが剥離された電解質膜シートの第１の面に前記触媒電極層シートを貼り合せるための貼り合せローラー対を構成する第１および第２の貼り合せローラーと、
を備え、
前記剥離ローラーは、前記積層体シートが前記貼り合せローラー対のニップ部に至る前の位置において前記積層体シートが前記第１の貼り合せローラーのローラー面に接触した状態で、前記剥離ローラーのローラー面に沿って前記ベースシートを巻き込んで前記ベースシートを剥離させ、
前記第１の貼り合せローラーは、剥離された前記電解質膜シートの前記第１の面とは反対の第２の面を前記第１の貼り合せローラーのローラー面に接触させた状態で、前記剥離された電解質膜シートを、前記第１の貼り合せローラーの回転に応じて、前記第１の貼り合せローラーのローラー面に沿って前記貼り合せローラー対の前記ニップ部に移動させ、
前記第２の貼り合せローラーは、送り込まれた前記触媒電極層シートを、前記第２の貼り合せローラーの回転に応じて前記剥離された電解質膜シートの前記第１の面に重ね合せるように前記貼り合せローラー対の前記ニップ部に移動させ、
前記貼り合せローラー対は、前記ニップ部で重ね合された前記電解質膜シートおよび前記触媒電極層シートに対して加熱することなく加圧することにより、前記重ね合された電解質膜シートおよび触媒電極層シートを貼り合せる
ことを特徴とする膜電極接合体の製造装置。
この膜電極接合体の製造装置によれば、貼り合せ部において、積層体シートが第１の貼り合せローラーのローラー面に接触した状態で、加熱することなく、ベースシートを剥離するとともに電解質膜シートと触媒電極層シートとを貼り合せた後、接合部において、電解質膜シートと触媒電極層シートとを加熱および加圧により接合することができる。これにより、ベースシートの剥離時における電解質膜のシワ等の発生を効果的に抑制するとともに高精度な貼り合せが可能である。また、加熱による電解質膜の熱収縮やシワの発生を抑制するとともに、電解質膜と触媒電極層との間の歪みの発生を抑制することが可能である。
【０００９】
［適用例２］
前記第１の貼り合せローラーは、前記電解質膜シートの第２の面を前記第１の貼り合せローラーのローラー面に吸着させるサクションローラーである適用例１に記載の膜電極接合体の製造装置。
第１の貼り合せローラーをサクションローラーとすれば、第１の貼り合せローラーのローラー面に電解質膜シートを吸着させることができるので、第１の貼り合せローラーのローラー面上で安定に電解質膜シートを保持することが可能であり、ベースシートの剥離時におけるシワ等の発生をより効果的に抑制するとともにより高精度な貼り合せが可能となる。
【００１０】
［適用例３］
適用例１または適用例２に記載の膜電極接合体の製造装置であって、
前記貼り合せ部に送り込まれる前記積層体シートの電解質膜シートは、前記電解質膜シートの前記第２の面に第１の触媒電極層が形成された触媒電極層付電解質膜シートであり、
前記貼り合せ部に送り込まれる触媒電極層シートは、前記電解質膜シートの前記第１の面に貼り合される第２の触媒電極層が形成されている
膜電極接合体の製造装置。
この膜電極接合体の製造装置によれば、電解質膜シート上にあらかじめ第１の触媒電極層が形成されているので、ベースシートの剥離時に発生するシワ等をより効果的に抑制することが可能である。
【００１１】
［適用例４］
ベースシート上に第１のシートが形成された帯状の積層体シートおよび第２のシートを貼り合せて搬送する貼り合せ装置であって、
前記積層体シートから前記ベースシートを剥離するための剥離ローラーと、
前記ベースシートが剥離された第１のシートの第１の面に前記第２のシートを貼り合せるための貼り合せローラー対を構成する第１および第２の貼り合せローラーと、
を備え、
前記剥離ローラーは、前記積層体シートが前記貼り合せローラー対のニップ部に至る前の位置において前記積層体シートが前記第１の貼り合せローラーのローラー面に接触した状態で、前記剥離ローラーのローラー面に沿って前記ベースシートを巻き込んで前記ベースシートを剥離させ、
前記第１の貼り合せローラーは、剥離された前記第１のシートの前記第１の面とは反対の第２の面を前記第１の貼り合せローラーのローラー面に接触させた状態で、前記剥離された第１のシートを、前記第１の貼り合せローラーの回転に応じて、前記第１の貼り合せローラーのローラー面に沿って前記貼り合せローラー対のニップ部に移動させ、
前記第２の貼り合せローラーは、送り込まれた前記第２のシートを、前記第２の貼り合せローラーの回転に応じて前記剥離された第１のシートの前記第１の面に重ね合せるように前記貼り合せローラー対の前記ニップ部に移動させ、
前記貼り合せローラー対は、前記ニップ部で重ね合された前記第１のシートおよび前記第２のシートに対して加熱することなく加圧することにより、前記重ね合された第１および第２のシートを貼り合せる
ことを特徴とする貼り合せ装置。
この貼り合せ装置によれば、積層体シートが第１の貼り合せローラーのローラー面に接触した状態で、加熱することなく、ベースシートを剥離するとともに剥離された第１のシートと、第２のシートと、を貼り合せることができる。これにより、第１の積層体シートからベースシートを剥離する際に、第１のシートにシワ等が発生するのを効果的に抑制するとともに高精度な貼り合せが可能である。
【００１２】
［適用例５］
前記第１の貼り合せローラーは、前記第１のシートの第２の面を前記第１の貼り合せローラーのローラー面に吸着させるサクションローラーである適用例４に記載の貼り合せ装置。
第１の貼り合せローラーをサクションローラーとすれば、第１のシートを第１の貼り合せローラーのローラー面に吸着させることができるので、第１の貼り合せローラーのローラー面上で、第１のシートを安定に保持することが可能であり、ベースシートの剥離時における第１のシートのシワ等の発生をより効果的に抑制するとともにより高精度な貼り合せが可能となる。
【００１３】
［適用例６］
適用例４または適用例５に記載の貼り合せ装置であって、
前記第１のシートは電解質膜で構成される電解質膜シートであり、
前記第２のシートは、触媒電極層で構成される触媒電極層シートである
貼り合せ装置。
この貼り合せ装置によれば、ベースシートの剥離時における電解質膜のシワ等の発生を効果的に抑制するとともに高精度な貼り合せが可能となる。
【００１４】
［適用例７］
請求項４または請求項５に記載の貼り合せ装置であって、
前記第１のシートは、電解質膜で構成される電解質膜シート上に第１の触媒電極層が形成された触媒電極層付電解質膜シートであり、
前記第２のシートは、第２の触媒電極層で構成される触媒電極層シートである
貼り合せ装置。
この貼り合せ装置によれば、ベースシートの剥離時における電解質膜のシワ等の発生をより効果的に抑制するとともにより高精度な貼り合せが可能となる。
【００１５】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池用の膜電極接合体の製造装置および製造方法、貼り合せ装置および貼り合せ方法等の種々の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態としての膜電極接合体製造装置について示す模式図である。
【図２】第１の貼り合せ部を拡大して示す模式図である。
【図３】剥離構造と貼り合せ構造とを合せた第２の貼り合せ部について示す模式図である。
【図４】第１の貼り合せ部の構造を適用した拡散層接合部について示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．実施例：
図１は、本発明の一実施形態としての膜電極接合体製造装置について示す模式図である。この膜電極接合体製造装置１００は、第１の貼り合せ部１０と接合部２０と第２の貼り合せ部３０とを備えている。
【００１８】
第１の貼り合せ部１０は、剥離ローラー１２と第１および第２の貼り合せローラー１４ａ，１４ｂとを備えている。剥離ローラー１２は、第１のシート巻き出し部ＲＯ１から送り込まれた積層体シートＷ０から第１のベースシートＳ１を剥離するためのローラーである。第１および第２の貼り合せローラー１４ａ，１４ｂは、第１のベースシートＳ１が剥離された状態の第１のシートＷ１に、第２のシート巻き出し部ＲＯ２から送り込まれた第２のシートＷ２を貼り合せるための貼り合せローラー対を構成する。なお、第１のシート巻き出し部ＲＯ１は、ロール状に巻かれた積層体シートＷ０のロールがセットされることにより、積層体シートＷ０が巻き出される。また、第２のシート巻き出し部ＲＯ２は、ロール状に巻かれた第２のシートＷ２のロールがセットされることにより、第２のシートＷ２が巻き出される。
【００１９】
積層体シートＷ０は、帯状の第１のベースシートＳ１上に、帯状の触媒電極層付電解質膜シートが第１のシートＷ１として形成されたシートである。触媒電極層付電解質膜は、帯状の電解質膜Ｍ１のシート上に第１の触媒電極層Ｍ２が形成された複層膜である。第１の触媒電極層Ｍ２は、複数の触媒電極層Ｍ２ｐが一定間隔で形成されている。第１のベースシートＳ１としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等のポリエステル系、ポリスチレン等の高分子フィルムが用いられている。電解質膜Ｍ１としては、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す固体高分子電解質材料が用いられている。固体高分子電解質材料としては、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸を備えるフッ素系樹脂（例えば、ナフィオン、デュポン社製）等を用いることができる。第１の触媒電極層Ｍ２としては、発電反応を促進するための触媒として、例えば、白金、あるいは、白金合金を担持したカーボン粒子と、電解質膜を構成する高分子電解質と同様の電解質と、を備えた触媒電極層材料を電解質膜Ｍ１上に塗工することにより形成することができる。
【００２０】
第２のシートＷ２は、帯状の第２のベースシートＳ２上に第２の触媒電極層Ｍ３がシート状に形成された触媒電極層シートである。この第２のベースシートＳ２としては、例えば、ＰＥＴやＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の高分子フィルムが用いられている。第２の触媒電極層Ｍ３としては、第１の触媒電極層Ｍ２と同様に、触媒電極層材料を第２のベースシートＳ２上に塗工することにより形成することができる。
【００２１】
図２は、第１の貼り合せ部を拡大して示す模式図である。第１のシート巻き出し部ＲＯ１（図１参照）から第１の貼り合せ部１０に送り込まれた第１のシートＷ１は、積層体シートＳ１が第１および第２の貼り合せローラー１４ａ，１４ｂのニップ部に至る前の位置において、第１の貼り合せローラー１４ａのローラー面に接触した状態で、剥離ローラー１２によって第１のベースシートＳ１が巻き込まれて剥離される。剥離された第１のベースシートＳ１は、第１のベースシート巻き取り部ＲＩ１（図１参照）で巻き取られる。第１のベースシートＳ１が剥離された第１のシートＷ１は、第１の貼り合せローラー１４ａのローラー面に接触したまま、ローラー面に沿って第１および第２の貼り合せローラー１４ａ，１４ｂのニップ部で挟みこまれるように搬送される。一方、第２のシート巻き出し部ＲＯ２（図１参照）から第１の貼り合せ部１０に送り込まれた第２のシートＷ２は、第２の貼り合せローラー１４ｂによって、第１および第２の貼り合せローラー１４ａ，１４ｂのニップ部に挟み込まれるように搬送される。このとき、第２のシートＷ２は、第１および第２の貼り合せローラー１４ａ，１４ｂのニップ部で、第２のシートＷ２の第２の触媒電極層Ｍ３が第１のシートＷ１の電解質膜Ｍ１に接するように重ね合されるとともに、第２の貼り合せローラー１４ｂによって加圧されて押さえられることにより剥離状態第１のシートＷ１ｐに密着するように貼り合される。
【００２２】
ここで、第１の貼り合せローラー１４ａには、シートを吸気によりローラー面に吸着させて搬送するサクションローラーを用いることが好ましい。なお、吸気範囲は、通常、ローラー面に対するシートの接触範囲に対して、接触開始位置および接触終了位置よりも内側１０〜１５度の範囲となるように設定されている。サクションサクションローラーを用いれば、第１のシートＷ１である触媒電極層付電解質膜をローラー面に吸着させた状態で第１のベースシートＳ１を剥離し、触媒電極層付電解質膜のシートに第２のシートＷ２の第２の触媒電極層Ｍ３を貼り合せることができる。これにより、剥離や搬送によって電解質膜にタワミやシワが発生することを抑制することが可能である。なお、第１の貼り合せローラー１４ａのローラー面は、触媒電極層に接触することになるので、金属製のローラー面の場合には、接触による触媒電極層への影響を防止するための表面処理、例えば、クロムメッキ等を施すことが好ましい。
【００２３】
また、サクションローラーのローラー面は、カーボン材等を焼結することにより形成された多孔質体で形成されることが好ましい。ローラー面に多孔質体を用いれば均一に吸着ことが可能となるので、複数の気孔が並ぶ通常の構造の場合に比べて、剥離や搬送によって電解質膜にタワミやシワが発生することをより効果的に抑制することが可能である。また、気孔の形状が搬送するシートに転写されてしまうことを防止することもできる。さらにまた、通常の構造で搬送速度が高速の場合には、ローラー面とシート間に巻き込んだ空気による空気層の影響によって、ローラー面上にシートを安定に保持することができなくなり、シートの蛇行を招く可能性がある。これに対して、多孔質体を用いた場合には、高速搬送での安定な保持が可能である。また、ローラー面に接触する第１の触媒電極層Ｍ２は、上記したように、複数の触媒電極層Ｍ２ｐが一定の間隔で形成されているので、複数の触媒電極層間に空気層が形成されるため、通常の構造の場合には保持力が弱くなり、同様に、安定な保持ができなくなり、シートの蛇行を招く可能性がある。これに対して、多孔質体を用いた場合には、保持力を高めることが可能であり、安定な保持が可能となる。
【００２４】
図１に示すように、第１の貼り合せ部１０で剥離状態第１のシートＷ１ｐおよび第２のシートＷ２が貼り合された状態の第３のシートＷ３は、第１の貼り合せ部１０から接合部２０へ送り出される。
【００２５】
接合部２０は、接合ローラー対を構成する第１および第２の加熱ローラー２２ａ，２２ｂと、搬送ローラー２４と、剥離ローラー２６と、を備えている。第１の貼り合せ部１０から送り込まれた第３のシートＷ３は、第１の加熱ローラー２２ａに接触して第１の触媒電極層Ｍ２側から加熱されるとともに、第１および第２の加熱ローラー２２ａ，２２ｂのニップ部で挟み込まれるように搬送される。第１および第２の加熱ローラー２２ａ，２２ｂで挟み込まれた第３のシートＷ３は、第２の加熱ローラー２２ｂで第２の触媒電極層Ｍ３側からも加熱されるとともに加圧されることによって、第２の触媒電極層Ｍ３が電解質膜Ｍ１に熱圧着されて接合される。そして、第１のシートＷ１および第２のシートＷ２が熱圧着された第４のシートＷ４は、搬送ローラー２４に接触して第２の貼り合せ部３０へ向けて送り出される際に、第２のベースシートＳ２が剥離ローラー２６で剥離される。剥離された第２のベースシートＳ２は、第２のベースシート巻き取り部ＲＩ２で巻き取られる。これにより、第２の触媒電極層Ｍ３が電解質膜Ｍ１に転写されて、電解質膜Ｍ１に第１および第２の触媒電極層Ｍ２，Ｍ３が接合された膜電極接合体である第５のシートＷ５が形成され、搬送ローラー２４によって第２の貼り合せ部３０へ送り出される。
【００２６】
第２の貼り合せ部３０は、貼り合せローラー対を構成する第３および第４の貼り合せローラー３２ａ，３４ａを備えている。接合部２０から送り込まれた膜電極接合体のシートである第５のシートＷ５は、第３の貼り合せローラー３２ａによって、第３および第４の貼り合せローラー３２ａ，３２ｂのニップで挟み込まれるように搬送される。また、第３のシート巻き出し部ＲＯ３から第２の貼り合せ部３０に送り込まれたキャリアシートＳ４は、第４の貼り合せローラー３２ｂによって、第３および第４の貼り合せローラー３２ａ，３２ｂのニップ部で挟み込まれるように搬送される。このとき、キャリアシートＳ４は、第５のシートＷ５に重ね合されるとともに、第４の貼り合せローラー３２ｂによって加圧されて押さえられることにより第５のシートＷ５に密着するように貼り合される。第５のシートＷ５にキャリアシートＳ４が貼り合された状態の第６のシートＷ６は、シート巻き取り部ＲＩ３で巻き取られる。第５のシートＷ５にキャリアシート（「合紙」とも呼ばれる）Ｓ４を貼り合せるのは、第５のシートＷ５がシート巻き取り部ＲＩ３でロール状に巻き取られる場合に、第１の触媒電極層Ｍ２と第２の触媒電極層Ｍ３とが重ね合されて付着するのを防止するためである。なお、このキャリアシートＳ４としては、例えば、ＰＥＴやＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の高分子フィルムが用いられている。第３のシート巻き出し部ＲＯ３は、ロール状に巻かれたキャリアシートＳ４のロールがセットされることにより、キャリアシートＳ４が巻き出される。
【００２７】
以上説明した膜電極接合体製造装置１００では、第１の貼り合せ部１０において、第１のベースシートＳ１が付着した状態の触媒電極層付電解質膜（第１のシートＷ１）を第１の貼り合せローラー１４ａへの接触を維持した状態でした状態で、触媒電極層付電解質膜を加熱することなく、剥離ローラー１２によって第１のベースシートＳ１を剥離するため、電解質膜の熱収縮や電解質膜のシワの発生による変形を抑制することができる。また、第１および第２の貼り合せローラー１４ａ，１４ｂで、加熱することなく、触媒電極層付電解質膜（第１のシートＷ１）に、第２のベースシートＳ２が付着した状態の第２の触媒電極層Ｍ２（第２のシートＷ２）を貼り合せた状態で、接合部２０の第１および第２の加熱ローラー２２ａ，２２ｂへ搬送し、第１および第２の加熱ローラー２２ａ，２２ｂによって加熱および加圧されるので、接合された電解質膜と第２の触媒電極層との間の熱収縮量の差を抑制して、電解質膜と第２の触媒電極層との間の歪みを抑制することができ、電解質膜のシワの発生や膜電極接合体の反りの発生を抑制することが可能である。
【００２８】
なお、第１の貼り合せ部１０の構造は、図１の接合部２０の搬送ローラー２４および剥離ローラー２６による第２のベースシートＳ２を剥離する構造を省略し、第２の貼り合せ部３０の第３および第４の貼り合せローラー３２ａ，３４ｂによるキャリアシートＳ４を貼り合せる構造に、省略した剥離構造を合せた構造として適用することが可能である。
【００２９】
図３は、剥離構造と貼り合せ構造とを合せた第２の貼り合せ部について示す模式図である。この第２の貼り合せ部３０Ａは、図１の第１および第２の貼り合せローラー１４ａ、１４ｂに対応する第３および第４の貼り合せローラー３２ａ，３２ｂと、剥離ローラー３４と、を備えている。第２の貼り合せ部３０Ａでは、送り込まれた第４のシートＷ４が第３の貼り合せローラー３２ａに接触した状態で、剥離ローラー３４によって第２のベースシートＳ２が剥離される。剥離された第２のベースシートＳ２は、第２のベースシート巻き取り部ＲＩ２で巻き取られる。第２のベースシートＳ２が剥離された第５のシートＷ５は、第３の貼り合せローラー３２ａに接触したまま、ローラー面に沿って第３および第４の貼り合せローラー３２ａ，３２ｂのニップ部で挟み込まれるように搬送される。また、第３のシート巻き出し部ＲＯ３から第２の貼り合せ部３０に送り込まれたキャリアシートＳ４は、第４の貼り合せローラー３２ｂによって、第３および第４の貼り合せローラー３２ａ，３２ｂのニップ部で挟み込まれるように搬送される。このとき、キャリアシートＳ４は、第５のシートＷ５に重ね合されるとともに、第４の貼り合せローラー３２ｂによって加圧されて押さえられることにより第５のシートＷ５に密着するように貼り合される。第５のシートＷ５にキャリアシートＳ４が貼り合された状態の第６のシートＷ６は、シート巻き取り部ＲＩ３で巻き取られる。
【００３０】
また、第１の貼り合せ部１０の構造は、帯状の膜電極接合体のシートに拡散層を接合する場合に、キャリアシートＳ４が貼り合された状態の膜電極接合体のシート（第６のシートＷ６）に拡散層を貼り合せる構造として適用することが可能である。
【００３１】
図４は、第１の貼り合せ部の構造を適用した拡散層接合部について示す模式図である。この拡散層接合部は、拡散層貼り合せ部４０とホットプレス機５０とを備えている。
【００３２】
拡散層貼り合せ部４０は、剥離ローラー４２と、図１の第１および第２の貼り合せローラー１４ａ，１４ｂに対応する第５および第６の貼り合せローラー４４ａ，４４ｂと、を備えている。この拡散層貼り合せ部４０では、第４のシート巻き出し部ＲＯ４から送り込まれた第６のシートＷ６が第５の貼り合せローラー４４ａに接触した状態で、剥離ローラー４２によってキャリアシートＳ４が剥離される。なお、第４のシート巻き出し部ＲＯ４は、シート巻き取り部ＲＩ３でロール状に巻き取られた第６のシートＷ６のロールがセットされることにより、第６のシートＷ６が巻き出される。
【００３３】
剥離されたキャリアシートＳ４は、キャリアシート巻き取り部ＲＩ４で巻き取られる。キャリアシートＳ４が剥離された第５のシートＷ５は、第５の貼り合せローラー４４ａに接触したまま、ローラー面に沿って第５および第６の貼り合せローラー４４ａ，４４ｂのニップ部で挟み込まれるように搬送される。また、第５のシート巻き出し部ＲＯ５から拡散層貼り合せ部４０に送り込まれた拡散層Ｍ５は、第６の貼り合せローラー４４ｂによって、第５および第６の貼り合せローラー４４ａ，４４ｂのニップ部で挟み込まれるように搬送される。このとき拡散層Ｍ５は、第５のシートＷ５に重ね合されるとともに、第６の貼り合せローラー４４ｂによって加圧されて押さえられることにより第５のシートＷ５に密着するように貼り合される。第５のシートＷ５に拡散層Ｍ５が貼り合された状態の第７のシートＷ７は、ホットプレス機５０に送り出される。なお、第５のシート巻き出し部ＲＯ５は、ロール状に巻かれた拡散層Ｍ５のロールがセットされることにより、拡散層Ｍ５が巻き出される。
【００３４】
ホットプレス機５０は、拡散層貼り合せ部４０から送り込まれる第５のシートＷ５に拡散層Ｍ５が貼り合された状態の第７のシートＷ７を順次加熱および加圧して、第２の触媒電極層Ｍ３に拡散層Ｍ５を熱圧着することにより、第２の触媒電極層Ｍ３に拡散層Ｍ５を接合させた膜電極拡散層接合体である第８のシートＷ８を作製する。作製した第８のシートＷ８は、図示しない裁断装置で、適宜裁断されて所定寸法の膜電極拡散層接合体が作製される。
【００３５】
Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３６】
上記実施例の膜電極接合体製造装置１００では、電解質膜上に触媒電極層を塗工して、触媒電極層が形成された電解質膜（触媒電極層付電解質膜）を用いた場合を例に説明しているが、この触媒電極層付電解質膜を作製する場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…第１の貼り合せ部
１２…剥離ローラー
１４ａ…第１の貼り合せローラー
１４ｂ…第２の貼り合せローラー
２０…接合部
２２ａ…第１の加熱ローラー
２２ｂ…第２の加熱ローラー
２４…搬送ローラー
２６…剥離ローラー
３０…第２の貼り合せ部
３０Ａ…第２の貼り合せ部
３２ａ…第３の貼り合せローラー
３２ｂ…第４の貼り合せローラー
３４…剥離ローラー
４０…拡散層貼り合せ部
４２…剥離ローラー
４４ａ…第５の貼り合せローラー
４４ｂ…第６の貼り合せローラー
５０…ホットプレス機
１００…膜電極接合体製造装置
Ｒ１…第１のシート巻き出し部
Ｗ１…第１のシート
Ｓ１…第１のベースシート
Ｍ１…電解質膜
Ｒ２…第２のシート巻き出し部
Ｗ２…第２のシート
Ｍ２…第１の触媒電極層
Ｓ２…第２のベースシート
Ｍ３…第２の触媒電極層
Ｒ３…第１のベースシート巻き取り部
Ｗ３…第３のシート
Ｒ４…第２のベースシート巻き取り部
Ｓ４…キャリアシート
Ｗ４…第４のシート
Ｗ５…第５のシート
Ｒ５…第３のシート巻き出し部
Ｍ５…拡散層
Ｗ６…第６のシート
ＲＩ３…シート巻き取り部
Ｗ７…第７のシート
Ｒ７…第４のシート巻き出し部
Ｗ８…第８のシート
ＲＩ４…キャリアシート巻き取り部
Ｒ９…第５のシート巻き出し部
Ｍ２ｐ…触媒電極層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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